Текст книги "Малый ледниковый период. Как климат изменил историю, 1300–1850"

Климатолог Джеймс Хансен выступил на слушаниях сенатского комитета по энергетическим и природным ресурсам 23 июня 1988 года – в тот день, когда температура в Вашингтоне достигла невероятной отметки в +38 °C. Изнуряющая жара была подходящим фоном для заслушивания поразительных фактов о климате. У Хансена на руках были впечатляющие данные 2000 метеорологических станций со всего мира, которые свидетельствовали не только о столетней тенденции к потеплению, но и о резком возобновлении этого тренда с начала 1970-х. Четыре самых теплых года за последние 130 лет пришлись на 1980-е. В первые пять месяцев 1988 года были побиты температурные рекорды. Хансен категорически заявил, что наша планета постоянно нагревается из-за повсеместного использования ископаемого топлива. Кроме того, можно ожидать гораздо более частых волн жаркой погоды, засух и других экстремальных климатических явлений. Его прогнозы в одночасье вывели глобальное потепление на первые строки публичной повестки.

* * *

Мы живем на планете с благоприятными условиями: нас защищает атмосфера, которая способна поглощать тепло (это и есть так называемый парниковый эффект). Солнечная энергия нагревает поверхность Земли и тем самым влияет на мировой климат. Земля, в свою очередь, излучает энергию обратно в космос[271]271
  Лучшее описание последствий глобального потепления: Houghton. Global Warming.


[Закрыть]. Подобно стеклянным стенкам теплицы, атмосферные газы, такие как водяной пар и углекислый газ, улавливают часть этого тепла и перенаправляют его вниз. Без этого естественного парникового эффекта средняя температура на Земле была бы около –18 °C вместо нынешних комфортных +14 °C. Но сегодня этот эффект уже нельзя назвать абсолютно естественным. С начала промышленной революции концентрация углекислого газа в атмосфере возросла почти на 30 %, концентрация метана – более чем в 2 раза, а закиси азота – примерно на 15 %[272]272
  Эти данные устарели и, скорее всего, опираются на первое издание. На данный момент рост концентрации углекислого газа составляет 45 %. Содержание метана при этом возросло в 2,5 раза, а закиси азота – на 20–25 %. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Из-за всего этого атмосфера стала удерживать больше тепла.

Еще одним следствием производственной деятельности человека стало разрушение озонового слоя. Атмосфера нашей планеты состоит из нескольких слоев: тропосфера заканчивается на высоте около 10 км над землей, стратосфера располагается на высоте от 10 до 50 км. Основной авиатрафик приходится на нижнюю часть стратосферы. А бóльшая часть атмосферного озона концентрируется в стратосфере на высоте примерно 15–50 км. Там озон поглощает часть солнечной радиации, препятствуя ее попаданию на поверхность Земли. Что важнее всего, он поглощает ультрафиолетовое излучение, которое наносит вред некоторым зерновым культурам, отдельным видам морской флоры и фауны, а также вызывает рак кожи и другие заболевания у людей. Молекулы озона постоянно образуются и разрушаются в стратосфере, но общий уровень озона остается относительно стабильным и не меняется десятилетиями. За последние полвека интенсивное использование хлорфторуглеродов в качестве хладагентов и в прочих целях нанесло ущерб защитному озоновому слою, что привело к образованию знаменитой озоновой дыры над Антарктидой и падению уровня озона в пределах 10 % во многих частях мира.

Средние мировые температуры поверхности с 1860 года повысились на 0,4–0,8 °C, а с 1900 года – примерно на 0,2–0,3 °C (в отдельных регионах)[273]273
  С 1860 года – на 1,4 °C, с 1900 года – на 1,2 °C (для сравнения: с 2000 года – на 0,6 °C). – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Если сохранятся нынешние уровни выбросов, то к 2100 году концентрация углекислого газа может оказаться на 30–150 % выше, чем сегодня. По некоторым оценкам, температура в разных частях мира может повыситься на 1,6–5,0 °C, что станет беспрецедентным ростом за все время после ледникового периода. Это приведет к серьезным изменениям в окружающей среде: сократится площадь паковых льдов и снежного покрова в Арктике и Северном полушарии, а уровень океана повысится более чем на 10–25 см[274]274
  Только с 2000 по 2018 год уровень океана вырос на 7 см. Средний сценарий (неизменный объем выбросов), согласно Пятому докладу IPCC (Межправительственной группы экспертов по изменению климата), предполагает рост уровня моря на 52–98 см к 2100 году. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] (тем самым побив рекорд прошлого столетия, когда был достигнут наибольший уровень за последние 6000 лет). Многие прибрежные страны, такие как Багамы и некоторые островные государства Тихого океана, окажутся под угрозой затопления. Вероятно, участятся жестокие штормы и экстремальные погодные явления, а также сильные засухи, например, в Тропической Африке. Многие из этих экологических изменений могут повлечь разрушительные политические и социальные последствия.

* * *

С момента выступления Хансена перед сенатским комитетом в 1988 году температуры уже достигли максимальных значений по меньшей мере с 1400 года[275]275
  Год 2019-й, по оценкам, был самым жарким за последние 2000 лет. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], и никаких признаков грядущего похолодания не наблюдается. Стопятидесятилетнее потепление стало самым продолжительным за последнюю тысячу лет. Прежние температурные рекорды падали один за другим. Период с января по сентябрь 1998 года был вторым самым теплым периодом в истории Северной Америки (более высокие температуры отмечались только в 1934 году). Сентябрь 1998 года во всем мире стал самым теплым сентябрем более чем за столетие: средняя температура оказалась на 0,6 °C выше долгосрочного среднего значения за 1880–1997 годы. Весной и летом того года на большей части американского Юга установилась невыносимая жара. Город Дель-Рио в Техасе пережил рекордные 69 дней при температуре воздуха выше 38 °C.

Не менее 67 % всех зим начиная с 1980 года были теплее, чем в среднем за длительный период. Зима 1999/2000 года была самой теплой в США за 105 лет регистрации метеоданных – отрыв от предыдущего рекорда, установленного зимой 1998/99 года, составил 0,3 °C. Европа также пережила ряд необычайно мягких зим. В целом в Северном полушарии зимние температуры над океаном и сушей стали шестыми из самых высоких за всю историю наблюдений, лишь немного уступив рекордным показателям двух зим – 1997/98 и 1998/99 годов[276]276
  Подробную информацию о годовых температурных рекордах за 1990-е и более поздние годы можно найти на странице www.ncdc.noaa.gov. Это домашняя страница Национального центра климатических данных в Эшвилле (Северная Каролина). Там же есть ссылки на другие глобальные центры обработки данных.


[Закрыть]. Летние температуры теперь соответствуют средним значениям периода средневекового климатического оптимума. В глобальном масштабе с 1950-х минимальные температуры растут примерно в 2 раза быстрее максимальных, а на большей части Северного полушария увеличилась продолжительность безморозных сезонов.

Можно ли считать рекордные температуры 1990-х лишь частью бесконечных чередований прохладного и теплого климата, которые продолжаются с конца ледникового периода? Или же они хотя бы отчасти обусловлены непреднамеренным вмешательством человека в глобальную климатическую систему? На первый взгляд, рост температур за последнее десятилетие подтверждает прогнозы Джеймса Хансена. Но у компьютерных моделей есть свои недостатки. Долгосрочное климатическое прогнозирование требует невероятно сложных моделей, основанных на максимально полных данных из всех уголков мира. Хотя эти модели год от года совершенствуются, они полностью зависят от технологий и программного обеспечения, благодаря которым работают, и от данных, которые в них загружаются. Очевидно, что это лишь статистические оценки, основанные на географически неполной информации.

И все же эти модели указывают на некоторые тревожные тенденции. Например, нынешний высокий индекс САО держится уже на несколько десятилетий дольше, чем обычно, и вызвал значительно более теплые зимы в близлежащих регионах Северного полушария. Численные модели климатической системы показывают, что стабильность САО с 1960-х по начало 1990-х находится за пределами диапазона нормальной вариации[277]277
  Timothy J. Osborn, et al. The Winter North Atlantic Oscillation // Climatic Research Unit, University of East Anglia, 1999.


[Закрыть]. Значит ли это, что недавние изменения температуры – следствие накопления парниковых газов антропогенного происхождения? Статистические шансы на это входят в 90-й процентиль, но в ближайшие три десятилетия у нас не появится никаких данных, которые приблизили бы нас к окончательному ответу на этот вопрос.

Наше неведение относительно того, насколько нынешнее изменение климата обусловлено естественными причинами, отчасти связано с недостаточными знаниями о Солнце. Солнце всегда играло большую роль в глобальных климатических процессах, но степень его влияния на них до сих пор остается загадкой – соответствующие исследования только начались. Гелиосейсмограф, входящий в состав орбитальной обсерватории SOHO, которая расположена в космосе на расстоянии 1,6 млн. км от Земли, посылает к Солнцу звуковые волны, которые отражаются от его внутренних слоев. Это позволяет вести высококачественные наблюдения без помех, вызванных атмосферным «шумом». Так было выявлено два параллельных слоя газа на глубине около 225 000 км под поверхностью Солнца. Эти слои синхронно активизируются и затихают, следуя регулярным циклам продолжительностью 12–16 месяцев. Такая «переходная зона» расположена там, где беспокойный внешний слой Солнца граничит с более стабильным внутренним излучающим ядром. Она может быть источником мощных магнитных полей, которые вызывают протуберанцы и солнечные ветры, а также одиннадцатилетние циклы солнечных пятен[278]278
  R. Howe, et al. Dynamic Variations at the Base of the Solar Convection Zone // Science (287): 2456–2460.


[Закрыть]. Влияние этих циклов на мировой климат до сих пор неизвестно.

Возможно, свою роль играет и другое солнечное явление. Группа астрономов и климатологов изучала корональные дыры – области во внешних слоях атмосферы Солнца, через которые потоки заряженных частиц устремляются в космос, достигая всех уголков Солнечной системы. Ученые пришли к выводу, что активность такого солнечного ветра напрямую влияет на климатические изменения на Земле: заряженные частицы, попадающие в атмосферу Земли, меняют свойства облаков и уровень глобального облачного покрытия. Когда на поверхности Солнца образуется множество корональных дыр, усилившийся солнечный ветер вызывает повышенную облачность на Земле, и средняя температура воздуха падает. Насколько значимо влияние этого процесса, пока также неизвестно[279]279
  Eric Posmentier, et al.


[Закрыть].

Уровень солнечной радиации постоянно колеблется, поэтому она тоже могла стать причиной изменения климата и фактором нынешнего потепления. За последние 20 лет космические замеры солнечной радиации – первые точные данные об этих колебаниях – позволили выявить одиннадцатилетние циклы, соответствующие одиннадцатилетним циклам солнечных пятен. Интенсивность солнечной радиации повышается в периоды более высокой активности солнечных пятен. Косвенные данные годичных колец деревьев и ледяных кернов указывают на существование таких циклов и длительных колебаний и в более ранние века. Мы знаем, что солнечная активность повышалась в XII и XIII веках, в разгар средневекового климатического оптимума. Нынешний уровень солнечной радиации выше, чем в периоды необычайно низкой активности солнечных пятен, такие как минимум Шпёрера (1425–1575), минимум Маундера (1645–1715) и минимум Дальтона (1790–1820). Солнечная активность неуклонно возрастала в первой половине XX века, но после 1950 года почти не менялась (не считая обычных одиннадцатилетних циклов). Согласно компьютерной модели, с 1600 года по настоящее время температура земной поверхности выросла в результате известных колебаний солнечной радиации всего на 0,45 °C. Менее 0,25 °C из них можно отнести к периоду с 1900 по 1990 год, когда температура повысилась на 0,6 °C[280]280
  Ранее было доступно по адресу: www.csf.coloradu.edu/bioregional/99/msg00355.html.


[Закрыть]. Изменениями в солнечной радиации, по-видимому, объясняется менее половины роста температур в XX веке.

В настоящее время солнечная активность высока по сравнению с рекордным значением за последние 8000 лет, а значит, в будущем солнечная радиация будет влиять на мировой климат гораздо меньше, чем парниковые газы. Даже во время минимумов солнечных пятен снижение солнечной светимости, вероятно, объясняло похолодание не более чем на 0,5 °C. Солнечная радиация достаточно сильна, чтобы влиять на глобальное потепление, но не чтобы всецело его определять.

Даже если Солнце действительно сильно влияет на изменение земного климата, парниковые газы антропогенного происхождения, которых практически не было в течение малого ледникового периода, почти наверняка стали главными факторами нынешнего устойчивого потепления. Здравый смысл подсказывает, что мы стоим на пороге совершенно новой эры климатических изменений[281]281
  Более подробно см.: Houghton. Global Warming. Chapter 7.


[Закрыть].

Какую форму обретут эти изменения? Одна из концепций, популярная среди энергетических компаний, предполагает безмятежно-равнодушное отношение к глобальному потеплению: при постепенном изменении климата установятся более благоприятные температуры, уровень океана немного повысится, будут возникать некоторые экстремальные погодные явления, но через несколько столетий установится равномерный и теплый климатический режим. Площадь ледников сократится, зимы станут более мягкими, а погода в целом – более предсказуемой, во многом как во времена динозавров. Человечество легко привыкнет к новым условиям точно так же, как оно приспособилось к более экстремальным изменениям в древние времена.

История показывает, что это иллюзия. Климатические сдвиги почти всегда происходят внезапно: климат меняется за несколько десятилетий (или даже лет) совершенно непредсказуемым образом. Климат малого ледникового периода менялся особенно быстро. За десятилетиями относительно стабильных условий следовало резкое похолодание, как в конце XVII века, зимой 1740/41 года или даже в 1960-х. История таких внезапных изменений прослеживается вплоть до ледникового периода (15 тысяч лет назад) и даже, возможно, до начала геологического времени. Учитывая это, было бы опрометчиво предполагать, что резкие изменения климата чудесным образом сменятся равномерной тенденцией к потеплению. Более вероятным представляется обратное. Судя по всему, во времена динозавров кратковременные климатические сдвиги были столь же непредсказуемы, как и изменения последних 10 тысяч лет, – хотя бы по той причине, что вулканическая активность была тогда не меньше, чем в наши дни. События малого ледникового периода напоминают нам о том, что изменения климата неизбежны, непредсказуемы и иногда губительны. Будущее сулит столь же резкие перемены в локальном и глобальном масштабе. Если нынешняя необычайно долгая положительная фаза САО действительно вызвана антропогенными факторами, то нам стоит ожидать, что глобальное потепление усугубит естественные климатические процессы на самых разных уровнях. Некоторые из возможных изменений опасны для перенаселенного и индустриализованного мира.

У этих опасений есть богатая историческая почва. Одиннадцать тысяч лет назад, задолго до промышленной революции, человечество пережило резкое изменение климата, которое стало для него настоящим шоком. После примерно трех тысячелетий глобального потепления, повышения уровня океана и таяния ледяных щитов в конце ледникового периода массивный приток воды от тающих ледников в Арктике перекрыл нисходящий поток, который нес соленую воду вглубь океана. Теплая «конвейерная лента», поддерживавшая естественное глобальное потепление на севере, внезапно остановилась. Само потепление прекратилось, вероятно, на несколько поколений, и Европа на тысячу лет погрузилась в холода. Ледники наступали, вытесняя леса с севера, а паковые льды значительную часть года продвигались далеко на юг. Зоны выпадения осадков изменились, в Юго-Западной Азии установились сильные засухи, из-за чего многие племена каменного века перешли от собирательства к земледелию. Поздний дриас – тысячелетний этап последнего оледенения, названный в честь полярного цветка дриады, – закончился так же внезапно, как и начался: переключатель опускания поверхностной воды включился снова и потепление возобновилось.

Европу времен позднего дриаса населяли небольшие группы охотников-собирателей, которые были достаточно мобильны, чтобы адаптироваться к быстро меняющимся природным условиям. Что произошло бы сегодня, если бы опускание теплых вод в Северной Атлантике замедлилось или прекратилось, и Европу сковал бы леденящий холод? Антропогенное глобальное потепление легко может запустить этот процесс. Модели циркуляции океана указывают на то, что даже незначительное увеличение притока талой воды в Арктике может перекрыть нисходящий поток в Северной Атлантике. Слой пресной талой воды окажется поверх плотного соленого Гольфстрима, как это было 11 тысяч лет назад, и тем самым образует временную «крышку», которая помешает охлаждению и опусканию вод Гольфстрима. Вскоре после этого может образоваться шапка из морского льда, которая не позволит Гольфстриму возобновить движение, и тогда в Европе установятся сильные морозы. Никто не может предсказать, как долго продлится такое похолодание. Возможно, в необычно теплые летние месяцы морской лед растает, освободив Гольфстрим, опускание воды возобновится и восстановится мягкий климат. Или же из-за испарения воды в тропической части Атлантики вдали от ледяных щитов накопится такое количество соленой воды, что ее опускание начнется на периферии покрытой льдом области, вдали от обычных мест, и это вновь вызовет быстрое потепление европейского климата.

Последствия нового этапа, подобного позднему дриасу, для промышленного сельского хозяйства вообразить довольно сложно, но возможно. Вероятность его наступления мала, однако европейские планирующие организации все же учитывают ее в долгосрочных сценариях климатического будущего.

* * *

Спрогнозировать климатическое будущее в краткосрочной перспективе относительно нетрудно. Если потепление продолжится в соответствии с нынешней динамикой, то периоды вегетации в Европе станут продолжительнее, в Центральной Англии вновь появятся виноградники, а ближе к Полярному кругу возобновится сельское хозяйство. Северная Европа и бо́льшая часть Северной Америки выиграют от потепления, но Южная Европа, значительная часть Тропической Африки, а также Центральная и Южная Америка будут чаще страдать от сильного зноя и дефицита воды, а сельскохозяйственный потенциал этих регионов снизится. Могут вспыхнуть конфликты вокруг прав на воду – в таких странах, как Египет, которые зависят от воды из рек, пересекающих национальные границы. Люди будут приспосабливаться, как и всегда, но в сухих тропических регионах, где по меньшей мере 400 миллионов человек живут в тяжелых условиях перенаселения, адаптация станет особенно трудной.

А что произойдет в долгосрочной перспективе, если глобальное потепление ускорится? Запасов ископаемого топлива на планете достаточно, чтобы обеспечить постоянный рост уровня углекислого газа в атмосфере в течение всего XXI века. Если этот рост будет продолжаться бесконтрольно, климатические изменения на Земле, вероятно, станут весьма серьезными и крайне непредсказуемыми. Но многое ученым еще только предстоит выяснить. Недавно Джеймс Хансен и его коллеги утверждали, что быстрое потепление в последние десятилетия вызвано главным образом газами, не содержащими CO₂, такими как хлорфторуглероды. Аэрозоли и углекислый газ от сжигания ископаемого топлива оказывают как положительное, так и отрицательное воздействие на климат, как правило, нейтрализуя друг друга. Хансен с коллегами отмечает, что темпы роста концентрации газов, не содержащих CO₂, за последнее десятилетие снизились, и их можно сократить еще больше. Это наряду с уменьшением выбросов сажи и CO₂ может привести к снижению темпов глобального потепления[282]282
  James Hansen, Makiko Sato, Reto Ruedy, Andrew Lacis, and Valdar Oinas. Global Warming in the Twenty-First Century: An Alternative scenario // Proceedings of the National Academy of Sciences 10 (2000):1073–1083.


[Закрыть]. Для подтверждения этой гипотезы требуется больше исследований.

Оптимисты считают, что мы легко адаптируемся. Мы, люди, обладаем поразительной способностью приспосабливаться на местном уровне к меняющимся природным условиям – вспомним аграрную революцию во Фландрии, в исторических Нидерландах, а затем в Англии в XVI и XVIII веках, когда капризы погоды были совершенно непредсказуемы.

Однако оптимизм меркнет перед лицом демографической реальности. Сегодня Землю населяет шесть миллиардов человек[283]283
  На 31 декабря 2020 года численность населения Земли составляет 7,8 миллиарда человек. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], из которых сотни миллионов все еще живут от урожая к урожаю, от сезона дождей к сезону дождей – точно так же, как когда-то жили многие европейские крестьяне. Жителям Европы и Северной Америки, где развито промышленное сельское хозяйство и инфраструктура для перевозки продуктов на большие расстояния, голод кажется чем-то очень далеким. Но фермеры, ведущие натуральное хозяйство на других континентах, все еще сталкиваются с постоянной угрозой голода. Пока я пишу эти строки, более 2 миллионов скотоводов в Северо-Восточной Африке голодают из-за сильной засухи. Такие цифры трудно осмыслить жителям процветающего Запада. Но их будет еще сложнее осознать, если глобальные температуры поднимутся намного выше нынешнего уровня, моря затопят густонаселенные прибрежные равнины и вынудят миллионы людей переселиться вглубь страны, или же еще более сильные засухи придут в Сахель и другие безводные регионы мира. В книге я избегал описаний войн. Было бы упрощением считать, что войны или другие серьезные политические события были вызваны климатическими изменениями, однако не стоит думать, что голод и массовые миграции бедного населения не повлекут беспорядки и гражданское неповиновение. Мы можем только гадать о возможном числе жертв в эпоху, когда климатические сдвиги могут быть более резкими, экстремальными и совершенно непредсказуемыми из-за воздействия человека на атмосферу. Великая французская революция и Великий голод в Ирландии покажутся на этом фоне малозначительными событиями.

Даже если нынешнее потепление обусловлено исключительно естественными причинами, в будущем парниковый эффект может усилиться из-за использования человечеством ископаемого топлива. Было бы опрометчиво игнорировать даже теоретические сценарии, поскольку мы движемся по неизведанным климатическим водам – и по ним же придется плыть нашим потомкам. В этом смысле мы ничем не отличаемся от средневековых фермеров или крестьян XVIII века, которые принимали погоду такой, какой она была. Сегодня мы можем прогнозировать погоду и моделировать климатические изменения, но в глобальном масштабе мы все так же уязвимы к капризам природы, как и те, кто пережил голод 1315 года или великие штормы времен Непобедимой армады, – просто потому, что нас стало очень много, и мы тесно связаны экологическими, экономическими и политическими узами. К счастью, теперь у нас появляются научные данные, которые во всей полноте показывают потенциальную угрозу. Мы также знаем, что должно быть сделано, и у нас есть немало инструментов, чтобы приступить к изменениям. Но для принятия мер по сокращению выбросов парниковых газов и минимизации последствий природных катаклизмов растущему мировому сообществу потребуются альтруизм и желание работать на благо всего мира, а не отдельных стран, с заботой о наших внуках и правнуках, а не о мелкой сиюминутной выгоде. Политические конфликты, эгоистичные национальные интересы и активное лобби международного бизнеса до сих пор препятствуют достижению соглашения о нашем общем будущем.

Более ста лет назад биолог Томас Гексли призывал нас «склонить голову перед фактами». Сегодня факты смотрят нам в лицо, но мы не проявляем должного смирения. Как недавно заметил британский дипломат сэр Криспин Тикелл, «в целом мы знаем, что делать, но нам не хватает на это воли»[284]284
  Из программы на BBC. Цитируется по: Houghton. Указ. соч. P. 151.


[Закрыть]. Перипетии малого ледникового периода вновь и вновь напоминают нам о нашей уязвимости. В новую климатическую эпоху было бы разумно извлечь уроки из прошлого.